電力供給装置及び供給電力制御方法
【課題】外部から供給を受ける電力を抑えつつ、吊下機構を動作させるのに充分な電力を供給する。
【解決手段】シーケンサ１５０は、二次電池１３０が出力する電流の電流値と予め設定された閾値とを比較し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が供給する電力の引き上げを行うか否かを決定する。
【解決手段】シーケンサ１５０は、二次電池１３０が出力する電流の電流値と予め設定された閾値とを比較し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が供給する電力の引き上げを行うか否かを決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に電力を供給する電力供給装置、並びに負荷及び二次電池に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾などのコンテナヤードには、コンテナを運ぶためのタイヤ式クレーン（ＲＴＧ：Ｒｕｂｂｅｒ Ｔｉｒｅｄ Ｇａｎｔｒｙ ｃｒａｎｅ）が配置される。タイヤ式クレーンは、コンテナが載置されたレーンを跨ぐように設置される。タイヤ式クレーンは、レーン内を走行するトレーラやＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）とのコンテナの受け渡し及びレーン内へのコンテナの載置を行う。
【０００３】
従来タイヤ式クレーンは、タイヤ式クレーンに搭載されたエンジン発電機にて発電を行い、走行用モータや荷役用モータに発電した電力を供給することで動作している。また、近年の環境負荷低減の要請から、エンジン発電機に加えて二次電池を搭載したハイブリッド電源方式のタイヤ式クレーンが開発されている。また、地上に設けられた商用電源の電源装置からケーブルを介してタイヤ式クレーンに電力を供給し、エンジン発電機が発電する電力に代えて、当該ケーブルから供給される電力によってＲＴＧを動作させるケーブルリール式給電方式のＲＴＧも開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０７０３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、タイヤ式クレーンを動作させる充分な電力を確保した上で、ケーブルに流れる電力を小さくするため、商用電源とタイヤ式クレーンとを高圧コネクタで接続する必要がある。そのため、特許文献１に記載の方法を実際に使用する場合、コネクタの着脱や電源設備の管理を、電気工事士などの資格を有する者が行う必要があった。そのため、商用電源とＲＴＧとの間を低圧コネクタで接続できることが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、外部から供給を受ける電力を抑えつつ、負荷を動作させるのに充分な電力を供給する電力供給装置及び充放電制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、負荷に電力を供給する電力供給装置であって、負荷に接続される母線に対して電力を充放電可能な二次電池と、前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御する供給部と、前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する判定部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明においては、前記電力に関連する信号は、電力値を示すことが好ましい。
【０００９】
また、本発明においては、前記判定部は、前記供給部が前記外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが前記第２の値である場合において、前記二次電池から流れる電流の大きさが所定の引き下げ閾値を下回ったときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力することが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記判定部は、所定の制御周期ごとに前記供給部に対する指示を出力するか否かを判定し、前記引き下げ閾値は、前記判定部の制御周期の間における前記二次電池から流れる電流の変動に伴う前記信号の大きさの変動が、前記二次電池に接続される電子部品の入力仕様によって決まる所定の規定値以内となる値であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、前記供給部は、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第２の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御することが好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記上昇継続時間は、前記負荷によるピーク運転の継続時間以上の値であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記上昇継続時間は、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記第２の値は、前記供給部が、前記信号の大きさが当該値となるような電力を前記母線に供給した場合に流れる電流の電流値が、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の瞬時許容電流未満となる値であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、電力を充放電可能な二次電池及び負荷に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法であって、前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御するステップと、前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電力供給装置は、外部電源から供給される電力に加えて、母線にかかる電力に関連する信号の値が前記負荷に要求される大きさ以上になるように二次電池からの電力を負荷に供給する。これにより、外部電源から供給される電力を低減させることができる。また、電力供給装置は、二次電池から流れる電流の電流値が引き上げ閾値を超える場合に、外部電源から供給される電力に関連する信号の値を大きくする。これにより、負荷の動作に要する電力が一時的に大きくなったときに、二次電池に無理をかけずに負荷へ電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態による電力供給装置を搭載したタイヤ式クレーンの全体図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電力供給装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電力供給装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態による二次電池の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による電力供給装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による電力供給装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による二次電池の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による電力供給装置１０を搭載したタイヤ式クレーン１の全体図である。
図１に示すように、本実施形態のタイヤ式クレーン１は、外部電源２からの給電を受けて、走行車両としてタイヤ６ａによる走行手段６によって走行レーンＬ上を自走しつつ、コンテナＣの積み下ろしを行うものである。なお、外部電源２は、コンテナヤードＹ内の路面Ｒ上に設置された走行レーンＬに設けられている。
より具体的には、タイヤ式クレーン１は、タイヤ６ａにより路面Ｒ上を走行するクレーン本体３と、該クレーン本体３から延び外部電源２に接続されるケーブルである走行給電ケーブル４と、クレーン本体３に設けられて走行給電ケーブル４の巻き取り及び巻き出しを行うケーブルリール５と、クレーン本体３に電力を供給する電力供給装置１０とを備える。
【００１９】
クレーン本体３は、タイヤ式の上記走行手段６と、互いに略平行に立設されて走行手段６によりそれぞれ走行可能な一対の脚部７と、該脚部７間に上部で架設された梁部８と、該梁部８に吊設された吊下機構９とを備えている。走行手段６は、各走行レーンＬに沿って配設された地上ガイドラインＧとのズレ量を検出し、タイヤ６ａの方向を切り替えることで、該地上ガイドラインＧに沿うように、走行レーンＬに沿うレーン内走行方向Ｌ１に横走行する。
【００２０】
また、図１に示すように、一対の脚部７は、梁部８及び吊下機構９を支持している。梁部８は、吊下機構９を吊り下げるように支持している。そして、梁部８には、該梁部８の長手方向に沿って吊下機構９が走行可能なように、ガイドレール８ａが設けられている。吊下機構９は、電力供給装置１０より受電することにより、コンテナＣを積み降ろしするように作動する。より具体的に、吊下機構９は、梁部８のガイドレール８ａに沿って走行可能トロリ９ａと、コンテナＣを把持するスプレッダー９ｂと、トロリ９ａからスプレッダー９ｂを吊り下げている吊下ロープ９ｃと、該吊下ロープ９ｃの巻上げ及び巻出しを行う巻上機９ｄと、トロリ９ａ、スプレッダー９ｂ及び巻上機９ｄの作動を制御する吊下機構制御部（図示せず）とを備えている。
【００２１】
また、走行給電ケーブル４は、先端に受電側コネクタ４ａが設けられて、外部電源２の給電側コネクタ２ａと接続されており、これにより外部電源２からの給電を行うことが可能となっている。なお、受電側コネクタ４ａ及び給電側コネクタ２ａは、低圧コネクタである。図１に示すように、走行給電ケーブル４を収容するケーブルリール５は、一方の脚部７の外側面に設けられている。ケーブルリール５は、略水平な軸心を有して回転可能で走行給電ケーブル４が巻回されたドラム５ａと、出力軸が減速機（図示せず）を介してドラム５ａに接続され、該ドラム５ａを回転させるモータ（図示せず）とを有している。また、走行給電ケーブル４における受電側コネクタ４ａの反対側の端は、電力供給装置１０に接続されており、これにより外部電源２からの電力を電力供給装置１０に供給する。
【００２２】
次に、タイヤ式クレーン１が備える電力供給装置１０について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。なお、図２において実線は電気配線を示し、破線は通信回線を示す。
電力供給装置１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０（供給部）、母線１２０、二次電池１３０、充放電制御装置１４０、シーケンサ１５０を備える。
【００２３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、走行給電ケーブル４を介して外部電源２から受電した交流電力を、所定の電力値の直流電力に変化させ、母線１２０を介して吊下機構９（負荷）に供給する。なお、走行給電ケーブル４は、低圧コネクタによって外部電源２と接続されるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、外部電源２から供給される電力を制限する。そのため、吊下機構９で消費される電力の不足分は、二次電池１３０から供給される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、シーケンサ１５０からの指示に従って出力電力の電力値を変化させる。なお、通常運転時においてＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、出力電力の電力値が第１の電力値（第１の値）となるよう制御する。第１の電力値は、吊下機構９の通常運転時において、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値で電力を供給するときに、二次電池１３０から流れる電流の電流値が二次電池１３０の許容最大電流値未満となるような電力値である。つまり、第１の電力値は、吊下機構９の通常運転時に要する仕事量によって決まる値である。
なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０による電力制御は、例えば出力電力及び出力電圧をモニタし、また内部で電流値と電圧とに基づいて電力値を算出することで、電力の制御を行う。
【００２４】
二次電池１３０は、母線１２０に対して電力を充放電可能に接続される。
充放電制御装置１４０は、シーケンサ１５０からの指示に従って二次電池１３０の充放電の切り替え動作を行う。具体的には、吊下機構９がコンテナＣを持ち上げる際には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が出力する電力の不足分を二次電池１３０から供給させ、吊下機構９がコンテナＣを下ろす際には、回生により発生する電力を二次電池１３０に充電させる。
シーケンサ１５０は、母線１２０に供給される電力及び二次電池１３０から流れる電流の電流値に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１１０及び充放電制御装置１４０に対する制御指示を出力する。シーケンサ１５０は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）やリレーによって構成される。なお、シーケンサ１５０は所定のクロック周期（制御周期）で動作しており、当該クロック周期毎に母線１２０に供給される電力及び二次電池１３０の電流値の比較判定処理を実行する。
【００２５】
シーケンサ１５０は、母線電力検出部１５１、電流検出部１５２、充放電制御部１５３、判定部１５４を備える。
母線電力検出部１５１は、母線１２０に供給される電力の電力値（電力に関連する信号）を検出し、当該電力値を充放電制御部１５３に通知する。
電流検出部１５２は、二次電池１３０から流れる電流の電流値を検出し、当該電流値を判定部１５４に通知する。
【００２６】
充放電制御部１５３は、母線電力検出部１５１が検出した電力値に基づいて、吊下機構９に要求される電力を満たすように、二次電池１３０の充放電を制御する制御指示を充放電制御装置１４０に出力する。
【００２７】
判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が所定の引き上げ閾値以上になったときに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力電力を上昇させる上昇指示を出力する。ここで、引き上げ閾値とは、二次電池の許容最大電流値から、制御によりオーバーシュートする分の電流値などの所定のマージンを差し引いた値である。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上昇指示を受け付けると、第１の電力値より高い第２の電力値（第２の値）での電力供給を開始する。第２の電力値は、吊下機構９のピーク運転時において、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値で電力を供給するときに、二次電池１３０から流れる電流の電流値が許容最大電流値未満となるような電力値である。つまり、第２の電力値は、吊下機構９のピーク運転時に要する仕事量によって決まる値である。また、第２の電力値は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値の電力を母線１２０に供給した場合に流れる電流の電流値が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０及び外部電源２とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０との間に接続される各電子部品の瞬時許容電流未満となる値である。なお、本実施形態において外部電源２とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０との間に接続される各電子部品とは、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、及び走行給電ケーブル４のことである。
【００２８】
また、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が所定の引き下げ閾値を下回ったときに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力電力を下降させる下降指示を出力する。なお、二次電池１３０の電流変動周期は、シーケンサ１５０のクロック周期より長いため、当該引き下げ閾値を用いた判断により、二次電池１３０から流れる電流の変動に伴う電力値の変動は、吊下機構９や充放電制御装置１４０の電力値の入力仕様を満たすこととなる。なお、二次電池１３０の電流変動周期とは、二次電池１３０の電流が引き上げ閾値に達したときから、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の変動によって二次電池１３０の電流が再び引き上げ閾値に達するまでの周期である。
【００２９】
次に、本実施形態による電力供給装置１０の動作について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による電力供給装置１０の動作を示すフローチャートである。
電力供給装置１０が起動すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は外部電源２からの電力を母線１２０に供給する（ステップＳ１）。以降、シーケンサ１５０の母線電力検出部１５１は、随時母線１２０に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部１５２は、随時二次電池１３０から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部１５３は、母線電力検出部１５１が検出した電力値に基づいて、吊下機構９に要求される電力値を満たすように、二次電池１３０の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置１４０に出力する。これにより、母線１２０には吊下機構９の動作に充分な電力が供給されることとなる。
【００３０】
次に、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き上げ閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部１５４は、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、出力電力の電力値を第２の電力値に上昇させる上昇指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ３）。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０からの出力電力が高まるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に並列に接続される二次電池１３０から流れる電流が減少する。つまり本動作によって二次電池１３０から流れる電流を引き上げ閾値未満に下げることができる。なお、上述したように第２の電力値は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値の電力を母線１２０に供給した場合に流れる電流の電流値が、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の瞬時許容電流未満となる値である。そのため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０を故障させることなく、母線１２０への電力供給を行うことができる。
【００３１】
次に、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き下げ閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き下げ閾値以上であると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ４に戻り、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値を第２の電力値としたまま、電流値の監視を継続する。他方、判定部１５４は、電流検出部１５２が取得した電流値が引き下げ閾値未満であると判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、出力電力の電力値を第１の電力値に下降させる下降指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ５）。
【００３２】
なお、上述したように、シーケンサ１５０のクロック周期は二次電池１３０の電流変動周期よりも短くなるように設定されているため、シーケンサ１５０による次の判定時までに二次電池１３０から流れる電流が許容最大電流量を超えることはない。また、引き下げ閾値は、二次電池１３０から流れる電流の変動に伴う電力値の変動が、吊下機構９や充放電制御装置１４０の電力値の入力仕様を満たすような値であるため、吊下機構９や充放電制御装置１４０を故障させることなく、吊下機構９を動作させることができる。
【００３３】
ステップＳ２で、判定部１５４が二次電池の電流値が引き上げ閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、またはステップＳ５で下降指示を出力した場合、シーケンサ１５０は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する（ステップＳ６）。シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、制御処理を継続する。他方、シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力したと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００３４】
次に、本実施形態による電力供給装置１０が充放電処理を行った場合の具体例を示す。
図４は、本発明の第１の実施形態による二次電池１３０の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置１０が動作すると、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値未満であるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、第１の電力値で母線１２０に電力を供給する。なお、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間に、吊下機構９がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池１３０から流れる電流が増加している。
【００３５】
次に、時刻ｔ１になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ３により、母線１２０に供給する電力の電力値を第２の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は減少していく。そして、時刻ｔ２になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に到達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ５により、母線１２０に供給する電力の電力値を第１の電力値に下降させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は増加していく。
【００３６】
そして、時刻ｔ３になると、二次電池１３０の電流値は、再び充電停止閾値に到達する。つまり、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの周期が、二次電池１３０の電流変動周期である。二次電池１３０の電流値が充電停止閾値を超えたため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ３により、母線１２０に供給する電力の電力値を第２の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は減少していく。そして、時刻ｔ３を過ぎたところで、吊下機構９はピーク運転を終了し通常運転を開始する。
【００３７】
時刻ｔ４になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に到達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ５により、母線１２０に供給する電力の電力値を第１の電力値に下降させる。このとき、吊下機構９はピーク運転を終了しているため、二次電池１３０から流れる電流は増加しなくなる。
このように、本実施形態によれば、シーケンサ１５０は、二次電池１３０の電流値が許容最大電流を超えないように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池１３０の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
【００３８】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態は、二次電池１３０の電流値に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に下降指示を出力する実施形態であったが、第２の実施形態は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に上昇指示を出力した時刻からの経過時間に基づいて下降指示を出力する実施形態である。
【００３９】
図５は、本発明の第２の実施形態による電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。第２の実施形態による電力供給装置１０は、第１の実施形態による電力供給装置１０の構成に加えて計時部１５５をさらに備え、判定部１５４の動作が異なるものである。
計時部１５５は、判定部１５４がＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に上昇指示を出力した時刻からの経過時間の計時を行う。
判定部１５４は、計時部１５５が計時する経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に下降指示を出力する。なお、上昇継続時間は、吊下機構９によるピーク運転の継続時間以上の時間であり、かつ給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。なお、タイヤ式クレーン１の運転パターンは決まっているため、予めピーク電力の継続時間は分かっている。
【００４０】
次に、本実施形態による電力供給装置１０の動作について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態による電力供給装置１０の動作を示すフローチャートである。なお、第１の実施形態と同じ動作をするステップについては、同じ符号を用いて説明する。
電力供給装置１０が起動すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は外部電源２からの電力を母線１２０に供給する（ステップＳ１）。以降、シーケンサ１５０の母線電力検出部１５１は、随時母線１２０に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部１５２は、随時二次電池１３０から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部１５３は、母線電力検出部１５１が検出した電力に基づいて、吊下機構９に要求される電力を満たすように、二次電池１３０の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置１４０に出力する。
【００４１】
次に、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き上げ閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部１５４は、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、出力電力の電力値を第２の電力値に上昇させる上昇指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ３）。このとき、計時部１５５は、現在時刻からの経過時間の計時を開始する（ステップＳ７）。
【００４２】
次に、判定部１５４は、計時部１５５が計時している経過時間が上昇継続時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。判定部１５４は、計時部１５５が計時している経過時間が上昇継続時間未満であると判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ８に戻り、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値を第２の電力値としたまま、経過時間の判定を継続する。他方、判定部１５４は、計時部１５５が計時している経過時間が上昇継続時間以上になったと判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、出力電力の電力値を第１の電力値に下降させる下降指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ５）。そして、計時部１５５は、経過時間の計時を終了する（ステップＳ９）。
【００４３】
なお、上述したように、上昇制御時間は、吊下機構９によるピーク運転の継続時間以上の時間であるため、吊下機構９がピーク運転を行っている間にＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の下降が始まることはない。また、上昇制御時間は、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。そのため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０を故障させることなく、母線１２０への電力供給を行うことができる。
【００４４】
ステップＳ２で、判定部１５４が二次電池の電流値が引き上げ閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、またはステップＳ９で計時部１５５が計時を終了した場合、シーケンサ１５０は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する（ステップＳ６）。シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、制御処理を継続する。他方、シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力したと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００４５】
次に、本実施形態による電力供給装置１０が充放電処理を行った場合の具体例を示す。
図７は、本発明の第２の実施形態による二次電池１３０の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置１０が動作すると、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値未満であるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、第１の電力値で母線１２０に電力を供給する。なお、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間に、吊下機構９がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池１３０から流れる電流値が増加している。
【００４６】
次に、時刻ｔ６になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に到達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ３により、母線１２０に供給する電力の電力値を第２の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は減少していく。以降、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、時刻ｔ６から上昇継続時間後の時刻である時刻ｔ７まで、第２の電力値での電力供給を行う。なお、上述したように、上昇制御時間は、吊下機構９によるピーク運転の継続時間以上の時間であるため、時刻ｔ７になる前に、吊下機構９のピーク運転が終了する。
【００４７】
そして、時刻ｔ７になると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ５により、母線１２０に供給する電力の電力値を第１の電力値に下降させる。このとき、すでに吊下機構９はピーク運転を終了しているため、二次電池１３０から流れる電流は増加しない。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、シーケンサ１５０は、二次電池１３０の電流値が許容最大電流を超えないように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池１３０の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
また、第１の実施形態と比較して、調整を必要とする引き下げ閾値の設定が不要となるため、電力供給の制御が容易になるという利点がある。
【００４９】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、電力に関連する信号として電力値を用いて、外部電源から供給される電力の制御を行う場合を説明したが、これに限られない。例えば、電力に関連する信号として電圧を用いて電力の制御を行っても良い。
【００５０】
また、上述した実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が供給部として電力の制御を行う場合を示したが、これに限られない。例えば、電力制御機能を有しない一般のＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に、本発明の供給部としての機能を有する電力制御装置を接続することでも、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、電力供給装置１０をタイヤ式クレーン１に搭載する場合について説明したが、これに限られず、例えば架線レス電車など、他の装置に搭載しても良い。
【００５２】
なお、上述のシーケンサ１５０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５３】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００５４】
９…吊下機構 １０…電力供給装置 １１０…ＡＣ／ＤＣコンバータ １２０…母線 １３０…二次電池 １４０…充放電制御装置 １５０…シーケンサ １５１…母線電力検出部 １５２…電流検出部 １５３…充放電制御部 １５４…判定部 １５５…計時部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に電力を供給する電力供給装置、並びに負荷及び二次電池に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾などのコンテナヤードには、コンテナを運ぶためのタイヤ式クレーン（ＲＴＧ：Ｒｕｂｂｅｒ Ｔｉｒｅｄ Ｇａｎｔｒｙ ｃｒａｎｅ）が配置される。タイヤ式クレーンは、コンテナが載置されたレーンを跨ぐように設置される。タイヤ式クレーンは、レーン内を走行するトレーラやＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）とのコンテナの受け渡し及びレーン内へのコンテナの載置を行う。
【０００３】
従来タイヤ式クレーンは、タイヤ式クレーンに搭載されたエンジン発電機にて発電を行い、走行用モータや荷役用モータに発電した電力を供給することで動作している。また、近年の環境負荷低減の要請から、エンジン発電機に加えて二次電池を搭載したハイブリッド電源方式のタイヤ式クレーンが開発されている。また、地上に設けられた商用電源の電源装置からケーブルを介してタイヤ式クレーンに電力を供給し、エンジン発電機が発電する電力に代えて、当該ケーブルから供給される電力によってＲＴＧを動作させるケーブルリール式給電方式のＲＴＧも開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０７０３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、タイヤ式クレーンを動作させる充分な電力を確保した上で、ケーブルに流れる電力を小さくするため、商用電源とタイヤ式クレーンとを高圧コネクタで接続する必要がある。そのため、特許文献１に記載の方法を実際に使用する場合、コネクタの着脱や電源設備の管理を、電気工事士などの資格を有する者が行う必要があった。そのため、商用電源とＲＴＧとの間を低圧コネクタで接続できることが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、外部から供給を受ける電力を抑えつつ、負荷を動作させるのに充分な電力を供給する電力供給装置及び充放電制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、負荷に電力を供給する電力供給装置であって、負荷に接続される母線に対して電力を充放電可能な二次電池と、前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御する供給部と、前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する判定部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明においては、前記電力に関連する信号は、電力値を示すことが好ましい。
【０００９】
また、本発明においては、前記判定部は、前記供給部が前記外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが前記第２の値である場合において、前記二次電池から流れる電流の大きさが所定の引き下げ閾値を下回ったときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力することが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記判定部は、所定の制御周期ごとに前記供給部に対する指示を出力するか否かを判定し、前記引き下げ閾値は、前記判定部の制御周期の間における前記二次電池から流れる電流の変動に伴う前記信号の大きさの変動が、前記二次電池に接続される電子部品の入力仕様によって決まる所定の規定値以内となる値であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、前記供給部は、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第２の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御することが好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記上昇継続時間は、前記負荷によるピーク運転の継続時間以上の値であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記上昇継続時間は、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記第２の値は、前記供給部が、前記信号の大きさが当該値となるような電力を前記母線に供給した場合に流れる電流の電流値が、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の瞬時許容電流未満となる値であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、電力を充放電可能な二次電池及び負荷に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法であって、前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御するステップと、前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電力供給装置は、外部電源から供給される電力に加えて、母線にかかる電力に関連する信号の値が前記負荷に要求される大きさ以上になるように二次電池からの電力を負荷に供給する。これにより、外部電源から供給される電力を低減させることができる。また、電力供給装置は、二次電池から流れる電流の電流値が引き上げ閾値を超える場合に、外部電源から供給される電力に関連する信号の値を大きくする。これにより、負荷の動作に要する電力が一時的に大きくなったときに、二次電池に無理をかけずに負荷へ電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態による電力供給装置を搭載したタイヤ式クレーンの全体図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電力供給装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電力供給装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態による二次電池の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による電力供給装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による電力供給装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による二次電池の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による電力供給装置１０を搭載したタイヤ式クレーン１の全体図である。
図１に示すように、本実施形態のタイヤ式クレーン１は、外部電源２からの給電を受けて、走行車両としてタイヤ６ａによる走行手段６によって走行レーンＬ上を自走しつつ、コンテナＣの積み下ろしを行うものである。なお、外部電源２は、コンテナヤードＹ内の路面Ｒ上に設置された走行レーンＬに設けられている。
より具体的には、タイヤ式クレーン１は、タイヤ６ａにより路面Ｒ上を走行するクレーン本体３と、該クレーン本体３から延び外部電源２に接続されるケーブルである走行給電ケーブル４と、クレーン本体３に設けられて走行給電ケーブル４の巻き取り及び巻き出しを行うケーブルリール５と、クレーン本体３に電力を供給する電力供給装置１０とを備える。
【００１９】
クレーン本体３は、タイヤ式の上記走行手段６と、互いに略平行に立設されて走行手段６によりそれぞれ走行可能な一対の脚部７と、該脚部７間に上部で架設された梁部８と、該梁部８に吊設された吊下機構９とを備えている。走行手段６は、各走行レーンＬに沿って配設された地上ガイドラインＧとのズレ量を検出し、タイヤ６ａの方向を切り替えることで、該地上ガイドラインＧに沿うように、走行レーンＬに沿うレーン内走行方向Ｌ１に横走行する。
【００２０】
また、図１に示すように、一対の脚部７は、梁部８及び吊下機構９を支持している。梁部８は、吊下機構９を吊り下げるように支持している。そして、梁部８には、該梁部８の長手方向に沿って吊下機構９が走行可能なように、ガイドレール８ａが設けられている。吊下機構９は、電力供給装置１０より受電することにより、コンテナＣを積み降ろしするように作動する。より具体的に、吊下機構９は、梁部８のガイドレール８ａに沿って走行可能トロリ９ａと、コンテナＣを把持するスプレッダー９ｂと、トロリ９ａからスプレッダー９ｂを吊り下げている吊下ロープ９ｃと、該吊下ロープ９ｃの巻上げ及び巻出しを行う巻上機９ｄと、トロリ９ａ、スプレッダー９ｂ及び巻上機９ｄの作動を制御する吊下機構制御部（図示せず）とを備えている。
【００２１】
また、走行給電ケーブル４は、先端に受電側コネクタ４ａが設けられて、外部電源２の給電側コネクタ２ａと接続されており、これにより外部電源２からの給電を行うことが可能となっている。なお、受電側コネクタ４ａ及び給電側コネクタ２ａは、低圧コネクタである。図１に示すように、走行給電ケーブル４を収容するケーブルリール５は、一方の脚部７の外側面に設けられている。ケーブルリール５は、略水平な軸心を有して回転可能で走行給電ケーブル４が巻回されたドラム５ａと、出力軸が減速機（図示せず）を介してドラム５ａに接続され、該ドラム５ａを回転させるモータ（図示せず）とを有している。また、走行給電ケーブル４における受電側コネクタ４ａの反対側の端は、電力供給装置１０に接続されており、これにより外部電源２からの電力を電力供給装置１０に供給する。
【００２２】
次に、タイヤ式クレーン１が備える電力供給装置１０について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。なお、図２において実線は電気配線を示し、破線は通信回線を示す。
電力供給装置１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０（供給部）、母線１２０、二次電池１３０、充放電制御装置１４０、シーケンサ１５０を備える。
【００２３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、走行給電ケーブル４を介して外部電源２から受電した交流電力を、所定の電力値の直流電力に変化させ、母線１２０を介して吊下機構９（負荷）に供給する。なお、走行給電ケーブル４は、低圧コネクタによって外部電源２と接続されるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、外部電源２から供給される電力を制限する。そのため、吊下機構９で消費される電力の不足分は、二次電池１３０から供給される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、シーケンサ１５０からの指示に従って出力電力の電力値を変化させる。なお、通常運転時においてＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、出力電力の電力値が第１の電力値（第１の値）となるよう制御する。第１の電力値は、吊下機構９の通常運転時において、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値で電力を供給するときに、二次電池１３０から流れる電流の電流値が二次電池１３０の許容最大電流値未満となるような電力値である。つまり、第１の電力値は、吊下機構９の通常運転時に要する仕事量によって決まる値である。
なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０による電力制御は、例えば出力電力及び出力電圧をモニタし、また内部で電流値と電圧とに基づいて電力値を算出することで、電力の制御を行う。
【００２４】
二次電池１３０は、母線１２０に対して電力を充放電可能に接続される。
充放電制御装置１４０は、シーケンサ１５０からの指示に従って二次電池１３０の充放電の切り替え動作を行う。具体的には、吊下機構９がコンテナＣを持ち上げる際には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が出力する電力の不足分を二次電池１３０から供給させ、吊下機構９がコンテナＣを下ろす際には、回生により発生する電力を二次電池１３０に充電させる。
シーケンサ１５０は、母線１２０に供給される電力及び二次電池１３０から流れる電流の電流値に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１１０及び充放電制御装置１４０に対する制御指示を出力する。シーケンサ１５０は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）やリレーによって構成される。なお、シーケンサ１５０は所定のクロック周期（制御周期）で動作しており、当該クロック周期毎に母線１２０に供給される電力及び二次電池１３０の電流値の比較判定処理を実行する。
【００２５】
シーケンサ１５０は、母線電力検出部１５１、電流検出部１５２、充放電制御部１５３、判定部１５４を備える。
母線電力検出部１５１は、母線１２０に供給される電力の電力値（電力に関連する信号）を検出し、当該電力値を充放電制御部１５３に通知する。
電流検出部１５２は、二次電池１３０から流れる電流の電流値を検出し、当該電流値を判定部１５４に通知する。
【００２６】
充放電制御部１５３は、母線電力検出部１５１が検出した電力値に基づいて、吊下機構９に要求される電力を満たすように、二次電池１３０の充放電を制御する制御指示を充放電制御装置１４０に出力する。
【００２７】
判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が所定の引き上げ閾値以上になったときに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力電力を上昇させる上昇指示を出力する。ここで、引き上げ閾値とは、二次電池の許容最大電流値から、制御によりオーバーシュートする分の電流値などの所定のマージンを差し引いた値である。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上昇指示を受け付けると、第１の電力値より高い第２の電力値（第２の値）での電力供給を開始する。第２の電力値は、吊下機構９のピーク運転時において、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値で電力を供給するときに、二次電池１３０から流れる電流の電流値が許容最大電流値未満となるような電力値である。つまり、第２の電力値は、吊下機構９のピーク運転時に要する仕事量によって決まる値である。また、第２の電力値は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値の電力を母線１２０に供給した場合に流れる電流の電流値が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０及び外部電源２とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０との間に接続される各電子部品の瞬時許容電流未満となる値である。なお、本実施形態において外部電源２とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０との間に接続される各電子部品とは、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、及び走行給電ケーブル４のことである。
【００２８】
また、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が所定の引き下げ閾値を下回ったときに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力電力を下降させる下降指示を出力する。なお、二次電池１３０の電流変動周期は、シーケンサ１５０のクロック周期より長いため、当該引き下げ閾値を用いた判断により、二次電池１３０から流れる電流の変動に伴う電力値の変動は、吊下機構９や充放電制御装置１４０の電力値の入力仕様を満たすこととなる。なお、二次電池１３０の電流変動周期とは、二次電池１３０の電流が引き上げ閾値に達したときから、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の変動によって二次電池１３０の電流が再び引き上げ閾値に達するまでの周期である。
【００２９】
次に、本実施形態による電力供給装置１０の動作について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による電力供給装置１０の動作を示すフローチャートである。
電力供給装置１０が起動すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は外部電源２からの電力を母線１２０に供給する（ステップＳ１）。以降、シーケンサ１５０の母線電力検出部１５１は、随時母線１２０に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部１５２は、随時二次電池１３０から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部１５３は、母線電力検出部１５１が検出した電力値に基づいて、吊下機構９に要求される電力値を満たすように、二次電池１３０の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置１４０に出力する。これにより、母線１２０には吊下機構９の動作に充分な電力が供給されることとなる。
【００３０】
次に、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き上げ閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部１５４は、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、出力電力の電力値を第２の電力値に上昇させる上昇指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ３）。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０からの出力電力が高まるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に並列に接続される二次電池１３０から流れる電流が減少する。つまり本動作によって二次電池１３０から流れる電流を引き上げ閾値未満に下げることができる。なお、上述したように第２の電力値は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が当該電力値の電力を母線１２０に供給した場合に流れる電流の電流値が、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の瞬時許容電流未満となる値である。そのため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０を故障させることなく、母線１２０への電力供給を行うことができる。
【００３１】
次に、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き下げ閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き下げ閾値以上であると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ４に戻り、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値を第２の電力値としたまま、電流値の監視を継続する。他方、判定部１５４は、電流検出部１５２が取得した電流値が引き下げ閾値未満であると判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、出力電力の電力値を第１の電力値に下降させる下降指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ５）。
【００３２】
なお、上述したように、シーケンサ１５０のクロック周期は二次電池１３０の電流変動周期よりも短くなるように設定されているため、シーケンサ１５０による次の判定時までに二次電池１３０から流れる電流が許容最大電流量を超えることはない。また、引き下げ閾値は、二次電池１３０から流れる電流の変動に伴う電力値の変動が、吊下機構９や充放電制御装置１４０の電力値の入力仕様を満たすような値であるため、吊下機構９や充放電制御装置１４０を故障させることなく、吊下機構９を動作させることができる。
【００３３】
ステップＳ２で、判定部１５４が二次電池の電流値が引き上げ閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、またはステップＳ５で下降指示を出力した場合、シーケンサ１５０は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する（ステップＳ６）。シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、制御処理を継続する。他方、シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力したと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００３４】
次に、本実施形態による電力供給装置１０が充放電処理を行った場合の具体例を示す。
図４は、本発明の第１の実施形態による二次電池１３０の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置１０が動作すると、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値未満であるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、第１の電力値で母線１２０に電力を供給する。なお、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間に、吊下機構９がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池１３０から流れる電流が増加している。
【００３５】
次に、時刻ｔ１になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ３により、母線１２０に供給する電力の電力値を第２の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は減少していく。そして、時刻ｔ２になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に到達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ５により、母線１２０に供給する電力の電力値を第１の電力値に下降させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は増加していく。
【００３６】
そして、時刻ｔ３になると、二次電池１３０の電流値は、再び充電停止閾値に到達する。つまり、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの周期が、二次電池１３０の電流変動周期である。二次電池１３０の電流値が充電停止閾値を超えたため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ３により、母線１２０に供給する電力の電力値を第２の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は減少していく。そして、時刻ｔ３を過ぎたところで、吊下機構９はピーク運転を終了し通常運転を開始する。
【００３７】
時刻ｔ４になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に到達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ５により、母線１２０に供給する電力の電力値を第１の電力値に下降させる。このとき、吊下機構９はピーク運転を終了しているため、二次電池１３０から流れる電流は増加しなくなる。
このように、本実施形態によれば、シーケンサ１５０は、二次電池１３０の電流値が許容最大電流を超えないように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池１３０の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
【００３８】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態は、二次電池１３０の電流値に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に下降指示を出力する実施形態であったが、第２の実施形態は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に上昇指示を出力した時刻からの経過時間に基づいて下降指示を出力する実施形態である。
【００３９】
図５は、本発明の第２の実施形態による電力供給装置１０の構成を示す概略ブロック図である。第２の実施形態による電力供給装置１０は、第１の実施形態による電力供給装置１０の構成に加えて計時部１５５をさらに備え、判定部１５４の動作が異なるものである。
計時部１５５は、判定部１５４がＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に上昇指示を出力した時刻からの経過時間の計時を行う。
判定部１５４は、計時部１５５が計時する経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に下降指示を出力する。なお、上昇継続時間は、吊下機構９によるピーク運転の継続時間以上の時間であり、かつ給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。なお、タイヤ式クレーン１の運転パターンは決まっているため、予めピーク電力の継続時間は分かっている。
【００４０】
次に、本実施形態による電力供給装置１０の動作について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態による電力供給装置１０の動作を示すフローチャートである。なお、第１の実施形態と同じ動作をするステップについては、同じ符号を用いて説明する。
電力供給装置１０が起動すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は外部電源２からの電力を母線１２０に供給する（ステップＳ１）。以降、シーケンサ１５０の母線電力検出部１５１は、随時母線１２０に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部１５２は、随時二次電池１３０から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部１５３は、母線電力検出部１５１が検出した電力に基づいて、吊下機構９に要求される電力を満たすように、二次電池１３０の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置１４０に出力する。
【００４１】
次に、判定部１５４は、電流検出部１５２が検出した電流値が引き上げ閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部１５４は、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、出力電力の電力値を第２の電力値に上昇させる上昇指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ３）。このとき、計時部１５５は、現在時刻からの経過時間の計時を開始する（ステップＳ７）。
【００４２】
次に、判定部１５４は、計時部１５５が計時している経過時間が上昇継続時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。判定部１５４は、計時部１５５が計時している経過時間が上昇継続時間未満であると判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ８に戻り、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値を第２の電力値としたまま、経過時間の判定を継続する。他方、判定部１５４は、計時部１５５が計時している経過時間が上昇継続時間以上になったと判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、出力電力の電力値を第１の電力値に下降させる下降指示をＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に出力する（ステップＳ５）。そして、計時部１５５は、経過時間の計時を終了する（ステップＳ９）。
【００４３】
なお、上述したように、上昇制御時間は、吊下機構９によるピーク運転の継続時間以上の時間であるため、吊下機構９がピーク運転を行っている間にＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の下降が始まることはない。また、上昇制御時間は、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。そのため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、給電側コネクタ２ａ、受電側コネクタ４ａ、走行給電ケーブル４、及びＡＣ／ＤＣコンバータ１１０を故障させることなく、母線１２０への電力供給を行うことができる。
【００４４】
ステップＳ２で、判定部１５４が二次電池の電流値が引き上げ閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、またはステップＳ９で計時部１５５が計時を終了した場合、シーケンサ１５０は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する（ステップＳ６）。シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、制御処理を継続する。他方、シーケンサ１５０は、外部から終了要求を入力したと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００４５】
次に、本実施形態による電力供給装置１０が充放電処理を行った場合の具体例を示す。
図７は、本発明の第２の実施形態による二次電池１３０の電流値の時間変化とＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置１０が動作すると、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間、二次電池１３０の電流値が引き上げ閾値未満であるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、第１の電力値で母線１２０に電力を供給する。なお、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間に、吊下機構９がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池１３０から流れる電流値が増加している。
【００４６】
次に、時刻ｔ６になると、二次電池１３０の電流値が充電停止閾値に到達するため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ３により、母線１２０に供給する電力の電力値を第２の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池１３０から流れる電流は減少していく。以降、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、時刻ｔ６から上昇継続時間後の時刻である時刻ｔ７まで、第２の電力値での電力供給を行う。なお、上述したように、上昇制御時間は、吊下機構９によるピーク運転の継続時間以上の時間であるため、時刻ｔ７になる前に、吊下機構９のピーク運転が終了する。
【００４７】
そして、時刻ｔ７になると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、上述したステップＳ５により、母線１２０に供給する電力の電力値を第１の電力値に下降させる。このとき、すでに吊下機構９はピーク運転を終了しているため、二次電池１３０から流れる電流は増加しない。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、シーケンサ１５０は、二次電池１３０の電流値が許容最大電流を超えないように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池１３０の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
また、第１の実施形態と比較して、調整を必要とする引き下げ閾値の設定が不要となるため、電力供給の制御が容易になるという利点がある。
【００４９】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、電力に関連する信号として電力値を用いて、外部電源から供給される電力の制御を行う場合を説明したが、これに限られない。例えば、電力に関連する信号として電圧を用いて電力の制御を行っても良い。
【００５０】
また、上述した実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０が供給部として電力の制御を行う場合を示したが、これに限られない。例えば、電力制御機能を有しない一般のＡＣ／ＤＣコンバータ１１０に、本発明の供給部としての機能を有する電力制御装置を接続することでも、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、電力供給装置１０をタイヤ式クレーン１に搭載する場合について説明したが、これに限られず、例えば架線レス電車など、他の装置に搭載しても良い。
【００５２】
なお、上述のシーケンサ１５０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５３】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００５４】
９…吊下機構 １０…電力供給装置 １１０…ＡＣ／ＤＣコンバータ １２０…母線 １３０…二次電池 １４０…充放電制御装置 １５０…シーケンサ １５１…母線電力検出部 １５２…電流検出部 １５３…充放電制御部 １５４…判定部 １５５…計時部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給する電力供給装置であって、
負荷に接続される母線に対して電力を充放電可能な二次電池と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御する供給部と、
前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する判定部と
を備えることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記電力に関連する信号は、電力値を示すことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記供給部が前記外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが前記第２の値である場合において、前記二次電池から流れる電流の大きさが所定の引き下げ閾値を下回ったときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記判定部は、所定の制御周期ごとに前記供給部に対する指示を出力するか否かを判定し、
前記引き下げ閾値は、前記判定部の制御周期の間における前記二次電池から流れる電流の変動に伴う前記信号の大きさの変動が、前記二次電池に接続される電子部品の入力仕様によって決まる所定の規定値以内となる値である
ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記供給部は、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第２の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記上昇継続時間は、前記負荷によるピーク運転の継続時間以上の値であることを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記上昇継続時間は、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電力供給装置。
【請求項８】
前記第２の値は、前記供給部が、前記信号の大きさが当該値となるような電力を前記母線に供給した場合に流れる電流の電流値が、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の瞬時許容電流未満となる値である
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電力供給装置。
【請求項９】
電力を充放電可能な二次電池及び負荷に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法であって、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、
前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御するステップと、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと
を備えることを特徴とする供給電力制御方法。
【請求項１】
負荷に電力を供給する電力供給装置であって、
負荷に接続される母線に対して電力を充放電可能な二次電池と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御する供給部と、
前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する判定部と
を備えることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記電力に関連する信号は、電力値を示すことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記供給部が前記外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが前記第２の値である場合において、前記二次電池から流れる電流の大きさが所定の引き下げ閾値を下回ったときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記判定部は、所定の制御周期ごとに前記供給部に対する指示を出力するか否かを判定し、
前記引き下げ閾値は、前記判定部の制御周期の間における前記二次電池から流れる電流の変動に伴う前記信号の大きさの変動が、前記二次電池に接続される電子部品の入力仕様によって決まる所定の規定値以内となる値である
ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記供給部は、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第２の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記上昇継続時間は、前記負荷によるピーク運転の継続時間以上の値であることを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記上昇継続時間は、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電力供給装置。
【請求項８】
前記第２の値は、前記供給部が、前記信号の大きさが当該値となるような電力を前記母線に供給した場合に流れる電流の電流値が、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の瞬時許容電流未満となる値である
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電力供給装置。
【請求項９】
電力を充放電可能な二次電池及び負荷に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法であって、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第１の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、
前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御するステップと、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第１の値より大きい第２の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと
を備えることを特徴とする供給電力制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１０７８３（Ｐ２０１３−１１０７８３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１５３５（Ｐ２０１１−２５１５３５）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３１２００５９５７）三菱重工マシナリーテクノロジー株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３１２００５９５７）三菱重工マシナリーテクノロジー株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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